熔渣磷容量的研究方法

分析评述了以"气-渣-金"化学平衡渣法研究渣系磷容量的方法和步骤,并以此测定了CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FetO渣系的磷容量.正确选择气体混合物,反应容器和金属溶剂,正确配料-包括配制金属溶剂需要的有关材料和适合渣料需要的预备渣,以及正确选择平衡所需要的时间,是实验成功的关键.     

转炉冶炼CaO-SiO2-FeO渣系中磷的行为

回归推导出渣系中磷酸盐容量对数与炉渣光学碱度和温度的关系表达式,通过回归公式绘制出CaO-SiO2-FeO(10%MgO)渣系的等磷酸盐容量图,分析了转炉终渣、终点成分及温度对钢中磷含量的影响情况.当熔渣磷酸盐容量一定时,随着转炉终点碳含量降低,渣/钢间磷分配比增加;相同终点碳含量时,随着熔渣磷酸盐容量增加,渣/钢间磷分配比增加;转炉终点碳质量分数控制在0.03%～0.04%,炉渣碱度大于3.5,渣中FeO质量分数低于18%,渣中P2O5质量分数低于2%,有利于获得终点磷质量分数在0.008%以内的钢水.     

转炉冶炼 CaO-SiO2-FeO 渣系中磷的行为

回归推导出渣系中磷酸盐容量对数与炉渣光学碱度和温度的关系表达式,通过回归公式绘制出 CaO-SiO2-FeO(10% MgO)渣系的等磷酸盐容量图,分析了转炉终渣、终点成分及温度对钢中磷含量的影响情况.当熔渣磷酸盐容量一定时,随着转炉终点碳含量降低,渣/钢间磷分配比增加;相同终点碳含量时,随着熔渣磷酸盐容量增加,渣/钢间磷分配比增加;转炉终点碳质量分数控制在0.03%～0.04%,炉渣碱度大于3.5,渣中 FeO 质量分数低于18%,渣中 P2O5质量分数低于2%,有利于获得终点磷质量分数在0.008%以内的钢水.     

CaO-MgO-FeO-Fe2O3-SiO2炼钢渣系磷分配比的热力学模型

基于炉渣离子-分子共存理论(IMCT)建立了CaO-MgO-FeO-Fe2O3-SiO2渣系的磷分配比预报模型,即IMCT-LP模型.比较了该渣系在1823~1873 K时实测的磷分配比、IMCT-LP模型预报的磷分配比及其他6种磷分配比模型的计算结果.与实测值和其他磷分配比模型预报结果相比,由IMCT-LP模型预报的CaO-MgO-FeO-Fe2O3-SiO2渣系的磷分配比更精确.本文建立的IMCT-LP模型不仅可计算该渣系的磷分配比,而且可计算该渣系中碱性离子对(Ca2++O2-)、(Mg2++O2-)和(Fe2++O2-)各自的磷分配比.     

CaO-SiO2-MgO-Al2O3炼铁渣系硫化物容量的热力学模型

基于炉渣离子-分子共存理论(IMCT)建立了CaO-SiO2-MgO-Al2O3炼铁渣系的硫化物容量预报模型,即IMCT-CS2-模型,比较了该渣系1773 K时实测的硫化物容量、IMCT-CS2-模型预报的硫化物容量及其他五种硫化物容量模型的计算结果.结果表明,由IMCT-CS2-模型预报的1773K时CaO-SiO2-MgO-Al2O3炼铁渣系的硫化物容量更精确.本文建立的IMCT-CS2-模型不仅可计算该渣系的总硫化物容量,而且可计算该渣系中自由CaO和MgO各自的硫化物容量.1 773 K时CaO-SiO2-MgO-Al2O3炼铁渣系中Al2O3质量分数由10%增加到17%,CaO质量分数由38%增加到44%,MgO质量分数由12%降低到4%可使自由CaO对该渣系的总硫化物容量贡献率由97%提高到99%,同时使自由MgO的贡献率由3%降低到1%.     

BaO-CaO-CaF2系渣用于钢液深脱磷能力

使用BaO-CaO-CaF2系渣在实验室中进行钢水深脱磷实验以获得超低磷钢水.实验结果表明,初始磷约为0.01%的条件下,获得了50%以上的脱磷率及0.005%以下最低0.002%的磷含量;脱磷效果受钢水氧化性影响显著.实验测得1 813～1 893K范围内该渣系的磷容量在1018～1019.35之间,并且随BaO含量增加,磷容量增大.     

高磷铁水脱磷的热力学分析

利用FactSage热力学软件,针对CaO-SiO_2-FeO系脱磷剂对高含磷量的Fe-0.5%P熔铁的脱磷能力进行了热力学模拟计算,研究了渣组分、碱度及反应温度对磷在渣-铁间分配平衡的影响。结果表明,温度在1550~1650℃范围内,得到合适碱度(R≥4)下CaO-SiO_2-FeO系脱磷剂的最佳成分范围:(60%~75%)FeO-(20%~40%)CaO-(0~10%)SiO_2,并根据模拟计算得到的渣、铁成分建立了磷分配比、磷容量与渣组分、温度的回归关系式,其与FactSage软件计算结果吻合良好。     

BaO基渣系对不锈钢脱磷能力的影响

在１７７３Ｋ，通过磷在ＢａＯ基渣系和不锈钢粗钢液之间的平衡实验，研究得出磷酸盐容量和渣组成，光学碱度及温度的关系。     

CaO-SiO_2 -Al_2 O_3 -MgO精炼渣氮行为

通过回归得到了氮容量CN与温度T和光学碱度Λ的关系公式,并解释了氮进入熔渣的两种机理.通过回归公式绘制了CaO-SiO2-Al2O3(wMgO=10%)渣系的等氮容量图.结果表明:相同氮容量渣系,随着钢液中[%Al]s增加,渣/钢间氮分配比LN增加;相同[%Al]s情况下,随着氮容量的增加,渣/钢间氮分配比显著增加.高氮容量渣在渣/钢界面上会有很高的脱氮能力,在冶炼超低氮钢(w[N]<3×10-5)时,熔渣是进行脱氮和防止增氮的重要环节.     

添加剂对CaO基钢包渣系性能影响的脱磷研究

为改善CaO基钢包渣性能以控制钢包中钢液回磷和进行钢液炉外脱磷 ,分别以Li2 O、Na2 O、K2 O、BaO作添加剂替代模拟的CaO基钢包渣系中等质量分数的CaO ,研究添加剂对该渣系的熔点、粘度、脱磷及控制钢液回磷能力的影响 结果表明 :该 4种添加剂均可有效地降低渣系的熔点和粘度 ,其中Li2 O效果最明显 ;加入添加剂使CaO基钢包渣系的脱磷及控制钢液回磷能力大幅度提高 ,加入少量添加剂可控制钢液回磷     

磷在CaO-SiO2-FetO-P2O5与2CaO·SiO2颗粒界面间的传质行为

对2CaO·SiO2(C2S)颗粒与C2S饱和的CaO-SiO2-FetO-P2O5渣在1 500℃下的反应进行了实验研究,采用SEM/EDS观测了C2S颗粒与熔渣界面之间不同位置各成分的含量变化,讨论了磷在C2S颗粒与熔渣界面间的传质行为。结果表明,在C2S颗粒与其周围熔渣形成的固液两相区内生成了n·2CaO·SiO2-3CaO·P2O5(nC2S-C3P)固溶体。随着反应时间的延长,nC2SC3P固溶体层越来越厚,在指向C2S颗粒内部方向,nC2S-C3P固溶体层中的磷含量逐渐降低。了解磷在C2S与熔渣界面间的传质行为,有助于CaO-SiO2-FetO-P2O5中nC2S-C3P固溶体形成机理的研究。     

高磷铁水预处理环保脱磷渣系的相图计算和实验研究

采用FactsageTM软件对以B2O3、K2O、MnO2、TiO2代替CaF2助熔的4种高磷铁水预处理脱磷渣系在1 623 K时的相图进行计算,发现相图中的多数区域都有液态渣出现.根据计算相图制定脱磷实验的配渣方案,实验过程中观察到的化渣情况与计算相图提供的信息基本一致.     

一种磁性剩余污泥的制备及其除磷研究

以FeCl_3,FeCl_2和NH_3·H_2O为原料,通过共沉淀法制备磁性Fe_3O_4纳米颗粒(MNPs),并将含水率为99%的剩余污泥与其复合,制备磁性剩余污泥(MES)。采用交变梯度磁强计测定、扫描电子显微镜观察等分析方法对MES进行表征。计算磁分离后的污泥体积浓缩程度,进行MES对磷的吸附去除研究。结果表明,MES具有超顺磁性,其饱和磁化强度为42 emu/g,30秒内可实现固液分离,且分离后的MES体积为原剩余污泥体积的1/10。MES吸附磷的最适p H为4~6,最佳磷溶液初始浓度为16 mg/L(以P计),600分钟后达到吸附平衡。准二级动力学模型对吸附试验数据的拟合程度较高。MES对磷的吸附等温线符合Langmuir方程,理论最大吸附量为3.00 mg/g(以P计)。磁性剩余污泥可快速、大幅度地缩减剩余污泥体积,且对磷的吸附性能优于剩余污泥。研究结果可为处理剩余污泥提供新的途径。     

三峡库区泥沙对磷的吸附试验研究

采用三峡库区长寿段、忠县段、奉节段泥沙为研究对象,通过室内试验,研究了泥沙对磷的吸附动力学及等温吸附过程。结果表明,泥沙对磷的吸附存在一个先快后慢的过程,快速反应基本都在前5h,随后水中磷酸盐浓度下降速度逐渐变缓,12h后基本可达平衡,准二级动力学方程能很好地拟合泥沙对磷的吸附动力学过程;单位质量泥沙对磷的平衡吸附量与液相磷平衡质量浓度成正比,且在液相磷平衡质量浓度较低时上升较快,Langmuir及Tempkin模型对等温吸附过程的拟合优于Freundlich模型,等温模型参数随着泥沙浓度的变化表现出一定的规律性;随着泥沙浓度的增大,三地区泥沙对磷的吸附速率增大,但单位质量泥沙对磷的平衡吸附量减少;长寿、忠县、奉节三个地区的泥沙在相同实验条件下表现出不同的吸附特性,考虑是由于其理化特性的差异而引起。     

合成精炼渣对钢水脱磷作用的研究

采用CaO-Al2O3-MgO-BaO-CaF2渣系,在实验室内依据冶金热力学和动力学理论进行热模拟实验,对不同量的原料配比进行了精炼渣的脱磷实验,系统的分析了初始磷含量、碱度、光学碱度、BaO、CaF2等因素对脱磷能力和脱磷反应速率的影响。研究表明,BaO部分取代CaO时,脱磷率高,碱度小于30,光学碱度小于0.9,CaF2在16%-18%,脱磷率高。     

水环境中营养盐磷在生物膜上吸附热力学研究

营养盐磷是浮游藻类生长繁殖乃至水体发生富营养化的最重要的限制性元素之一,受到水环境中生物膜的强烈吸附作用,探究生物膜对磷的吸附特性对水环境治理有着重要意义.采集天然水体中的生物膜吸附不同初始浓度的正磷酸盐溶液,并分析了多种环境因素对吸附作用的影响,研究了天然水体生物膜吸附磷的热力学特征,获得了多种环境因素影响下的吸附等温线.研究结果表明,天然水体生物膜吸附磷的热力学特征符合Langmuir模型;温度和振荡速率能显著影响生物膜对磷的吸附作用,25~30℃为最佳吸附温度,振荡速率越大,饱和平衡吸附量越大;pH对吸附的影响主要表现为在碱性条件下天然水体中生成的絮状体的间接作用;磷负荷是影响平衡吸附率和单位干质量生物膜平衡吸附量的主要因素,磷的总质量和生物膜的总用量是影响总吸附量的主要因素.     

转炉渣中磷的微观结构行为

为了设计合理的转炉渣成分以达到满意的脱磷效果，根据转炉炼钢过程熔渣成分的变化范围，采用拉曼光谱测定了CaO-SiO₂-Fe_○xO-P₂O₅系熔渣的熔体结构，并解析了磷在熔渣中的存在形式及转变行为.结果表明，熔渣中磷主要以桥氧数为0，1，2的磷氧四面体结构单元存在，并可进入硅氧四面体和铁氧四面体形成Si—O—P和Fe—O—P键.随着渣中CaO和FeO总量的增加，熔渣中聚合程度较低的Q⁰(P)，Q¹(P)和Q⁰(Si)，Q¹(Si)摩尔分数升高，而聚合程度较高的Q²(P)和Q²(Si)，Q³(Si)摩尔分数降低.另外，Fe—O—P和Si—O—P键的含量也逐渐降低，当碱度为2.83时，Si—O—P和Fe—O—P键消失.     

澎溪河不同高程消落带土壤磷的吸附特性

消落带土壤磷吸附特性对库区水体的营养状态有重要影响。为研究不同高程消落带土壤磷吸附特性,选取了三峡库区澎溪河流域双江140,145,155,165,180m高程土壤,进行磷等温吸附热力学试验,并探讨了不同高程消落带土壤磷吸附特性差异的原因。结果表明,随着高程的降低,消落带土壤吸附解吸平衡浓度EPC和磷最大吸附量Qmax逐渐增加,即磷吸附能力增强。结合消落带土壤颗粒表面特性分析、吸附特征参数与理化性质相关性分析的结果,认为消落带土壤具有较小的粒径分布,较高的有机质含量和Fe含量是影响不同高程消落带磷吸附能力的重要原因,且主要受到冬季淹水沉积和夏季降雨侵蚀的影响。低高程消落带土壤具有较强的磷吸附能力,对于控制库区水体富营养化具有一定的积极意义。